Šta je ugljikov-dioksidski laser

Tokom ključnog perioda transformacije i unapređivanja u proizvodnom sektoru, Jiangpin Technology je izabrala ugljenikove laser kao svoj smer strategijskog razvoja. To je ne samo zato što izuzetno ističu na današnjem tržištu po veličini i brzini rasta, već i zato što su u skladu sa osnovnim trendovima buduće proizvodnje prema preciznosti, fleksibilnosti i ekologiji. Posebno u procesu kako se Kina transformiše sa "giganta proizvodnje" u "snagu proizvodnje", samostalna kontrola visoko preciznog i naprednog laser opreme za obradu postala je ključan čvor koji osigurava sigurnost lanca industrije. Sada pogledajmo zajedno ugljični laser:

Način rada:

Iako se molekuli ugljičnog dioksida mogu direktno pobuđivati na visoke energetske nivoeve, mnoge studije su dokazale da je resonantna prenos energije nitrogenskih molekula najefikasnija. Nitrogenski molekuli se pobuđuju otpaljenjem na metastabilne vibracione energetske nivoe i prenose pobuđenu energiju ugljičnom dioksidu kada sa njim sudaruju. Zatim, pobuđeni molekuli ugljičnog dioksida uglavnom učešćuju u laser prelazima. Helijum može smanjiti broj čestica niske energije u laserima i takođe oduzeti toplinu. Ostale komponente, kao što su vodonik ili vodeni par, mogu pomoći u ponovnoj oksidaciji ugljičnog monoksida (CO, koji se formira tijekom otpaljenja) u ugljični dioksid.

Lazevi CO2 obično su sposobni da emituju talasne dužine od 10.6 μm, ali postoji i desetak drugih spektralnih linija laza u regionu od 9-11 μm (posebno 9.6 μm). To je zato što se dve različite vibracijske sile molekula ugljičnog dioksida mogu koristiti kao niske energetske ravni, a svaka vibracijska sila odgovara velikom broju rotacionih sila, čime se generišu mnoge pod-energetske ravni. Većina komercijalno dostupnih CO2 lazar emituje standardnu talasnу dužinu od 10.6 μm, ali postoje i neki uređaji koji su posebno optimizovani za druge talasne dužine (poput 10.25 μm ili 9.3 μm), a ovi uređaji su prilagođeniji određenim primenama, kao što je obrada materijala lazerom, jer su lakše apsorbirani kada se iradiju određene materijale (poput polimerа). Za proizvodnju ovakvih lazarа i njihovu upotrebu za osvetljenje mogu biti potrebni specijalni optički elementi, jer standardni transmisivni optički elementi za 10.6 μm mogu imati prekomerne refleksije.

Izlazna snaga i efikasnost:

U većini slučajeva, prosječna izlazna snaga obično se kreće od desetina vatova do nekoliko kilovatova. Efikasnost pretvorbe snage je približno 10%-20%, što je više nego kod većine gasnih laser-a i laser-a čvrstih tijela sa lampljama, ali manje nego kod mnogih diodnopomućenih laser-a. Zbog svoje visoke izlazne snage i dugog talasnog dužine, CO2 laseri zahtevaju kvalitetne infracrvene optičke komponente, koje su obično izrađene od materijala poput cinka selenida (ZnSe) ili cinka sumpora (ZnS). CO2 laseri imaju veliku snagu i visoko radno napon, što stavlja ozbiljna pitanja bezbednosti laser-a. Međutim, zbog njegove dugačke radne talasne dužine, on je relativno bezbedan za ljudski oko na niskim intenzitetima.

Tipovi CO2 laser-a:

Za snagu laser zraka koja se kreće od nekoliko vata do nekoliko stotina vata, obično se koriste zaključene cevne ili lasere bez toka, gde se i laserova kava i plinska dobavka nalaze unutar zaključene cijevi. Otpadna toplina se prenosi na zid cijeve difuzijom (glavno efekat helija) ili sporem tokom plina. Ovaj tip lasera je kompaktan u strukturi, čvrst i trajan, a njegovo radno životinje lako može iznositi hiljade sati ili čak duže. U ovom trenutku treba usvojiti metodu neprestanog regenerisanja plina, posebno katalizovanjem ponovne oksidacije ugljenik monoksid da bi se protivila disocijaciji ugljenik dioksid. Kvalitet zraka može biti veoma visok. Visokoenergetski difuzno hlađeni slab laseri stavljaju plin u razmak između para ravnih vodenih hlađenih RF elektroda. Ako je razmak između elektroda manji od širine elektroda, prekomerna toplina će efikasno biti prenesena na elektrode difuzijom. Da bi se efikasno izvučena energija, obično se koristi nesterični rezonator, a spojivanje izlaza se vrši sa strane visokog reflektora. Pod razumljivom kvalitetom zraka, moguće je postići izlaznu snagu od nekoliko kilovata. Brzi aksijski tokovi lasera i brzi presečni tokovi lasera takođe su pogodni za neprekidnu valnu izlaznu snagu od nekoliko kilovata i visoku kvalitetu zraka. Prekomerna toplina se oduva brzo tekucim mešavinom plinova, koji se zatim ponovo koristi za otpaljivanje nakon prolaska kroz vanjski hlačnik (toplinski zamjenik). Mešavina plinova može se neprestano regenerisati i izmenjivati povremeno. Presečni tokovi lasera mogu postići najveću izlaznu snagu, ali je kvalitet zraka obično nizak.

Pritisak kod lateralno pobuđenog atmosferskog lasera je vrlo visok (približno jedna atmosfera). Zbog toga što je napona potrebna za dužinsku otpaljivanje previše visoka, unutar cevika se mora koristiti serija eletroda za transverzalno pobuđivanje. Ovaj laser radi samo u impulsnom režimu, jer je otpaljivanje plinova nestabilno pod visokim naponom. Prosječna izlazna snaga je obično manja od 100 watt, ali mogu i postići desetine kilowatt-a (kombinujući se sa visokom frekvencijom ponavljanja impulsa).
Lazevi u čvrstom stanju su lazevi koji se temelje na medijskim sredinama u čvrstom stanju (poput kristala ili stakla dopiranih redkom zemljom ili prelaznim metalnim jonima), koje mogu da generišu izlaznu snagu od nekoliko milivata do nekoliko kilovata. Mnogi lazevi u čvrstom stanju koriste bleskove ili lukove za svetlosno pompevanje. Ove izvore pompevanja su relativno jeftine i mogu pružiti vrlo visoku snagu, ali je njihova učinkovitost prilično niska, njihov životni vek prosečan, a postoji jak termički efekat u mediji povećanja, kao što je termički leksički efekat. Laser diode se najčešće koriste za pompevanje lazeva u čvrstom stanju, a ovi laser-pompevani lazevi u čvrstom stanju (DPSS lazevi, takođe poznati kao savrseno-čvrsti lazevi) imaju mnoge prednosti, poput kompaktnog instaliranja, dugog životnog veka i odlične kvalitete zraka. Njihov način rada može biti kontinuirani talas, to jest mogu da generišu kontinuirano laser izlazak, ili pulsni tip, to jest mogu da proizvedu kratke visokosnažne laser pulse.

Lazevi ugljikovog dioksida, uz svoje jedinstvene prednosti valne dužine i široku prilagodljivost materijalima, su pokazali nezamjenjivu strategsku vrijednost u globalnoj industrijskoj obradi, medicinskoj estetici i poljima novih izvora energije. Iako postoji konkurentni pritisak sa strane vlaknatih laser-a u području obrade metala, tehnologija ugljikovog dioksid lasera još uvijek poseduje jezgrene konkurentne prednosti i širok prostor za inovacije u specijaliziranim oblastima kao što su obrada ne-metala, visoko precizno odbijanje boje i duboka lična terapija.

Za Jiangpin Technology, treba iskoristiti istorijske prilike koje donose modernizacija kineskog proizvodnje i globalna energetska tranzicija, fokusirajući se na tri ključna smera: postizanje napretka u stabilnosti visoke snage (poput rešavanja efekta "temperaturne gasenje"), razvoj specijalizovanih scenera (obrada opreme za obnovljive izvore energije) i pružanje prilagođenih rešenja malim i srednjim preduzećima. Izgrađivanjem sinergijskog inovacionog sistema "industrija-univerzitet-istraživanje-primenjivanje" i integracijom u regionalni sistem klastera, Jiangpin Technology se očekuje da ostvari strategijsku transformaciju od tehnološkog praćenja do vodstva u inovacijama tijekom ključne faze tehnološke revolucije i restrukturiranja tržišta ugljičnih laser-a.